Gli scienziati cinesi hanno fatto un passo avanti per risolvere un'importante sfida di progettazione: legare uno strato di perovskite liscio a un substrato CIGS ruvido, facendo così avanzare lo sviluppo della tecnologia solare flessibile. La nuova tecnologia utilizza la manipolazione intelligente del solvente e degli strati di semi per migliorare l'adesione, l'efficienza e la durata. Alla fine, hanno sviluppato una cella solare tandem flessibile che ha una potenza paragonabile a quella di una cella solare rigida ed è in grado di piegarsi migliaia di volte senza perdere molte prestazioni. Questo potrebbe essere un punto di svolta per le celle solari ultra-efficienti e leggere per passare ad applicazioni pratiche.

Celle solari tandem flessibili perovskite/CIGS sviluppate grazie alla resistenza all'inoculazione con solventi. Fonte immagine: NIMTE

I ricercatori cinesi hanno sviluppato un modo per rendere le celle solari tandem flessibili più efficienti e durevoli, migliorando il modo in cui gli strati superiore e inferiore sono legati.

Al centro del progetto c'è il seleniuro di rame indio gallio (CIGS), un semiconduttore ampiamente utilizzato noto per la sua banda proibita regolabile, il forte assorbimento della luce, la bassa sensibilità alle variazioni di temperatura e l'eccellente stabilità a lungo termine. Queste proprietà rendono CIGS un materiale ideale per la prossima generazione di substrati di celle solari tandem.

Nelle celle solari tandem flessibili, lo strato superiore di perovskite (un materiale che assorbe la luce ad alta efficienza) è combinato con lo strato inferiore di CIGS (seleniuro di rame, indio gallio). Questa combinazione offre un grande potenziale per pannelli solari leggeri e ad alte prestazioni. Tuttavia, la struttura ruvida dello strato CIGS rende difficile depositare su di esso film di perovskite di alta qualità, il che rappresenta un ostacolo fondamentale al suo sviluppo commerciale.

In uno studio pubblicato oggi (18/0) sulla rivista Nature Energy, un team di ricerca guidato dal professor Ye Jichun del Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) dell'Accademia cinese delle scienze ha sviluppato un'innovativa strategia di inoculazione anti-solvente per migliorare le prestazioni delle cellule superiori in perovskite su superfici ruvide.

Gli scienziati hanno separato i processi di adsorbimento e dissoluzione del monostrato autoassemblato (SAM) integrando la tecnologia di semina della perovskite. Utilizzano un solvente ad alta polarità per impedire l'aggregazione del SAM durante la dissoluzione, mentre utilizzano un solvente a bassa polarità come anti-solvente per promuovere la formazione di SAM denso durante l'adsorbimento. Inoltre, lo strato di semi premiscelati migliora la bagnabilità e la cristallinità della perovskite, garantendone la forte adesione al substrato.

Con queste tecnologie innovative, il team ha fabbricato una cella solare tandem monolitica flessibile in perovskite/CIGS con un'area di 8,0 centimetri quadrati. Il dispositivo raggiunge un'efficienza stabile fino allo 0,0% (efficienza certificata dello 0,0%) rispetto alle celle solari rigide top di gamma, una delle più alte efficienze di celle solari flessibili a film sottile fino ad oggi.

Dopo 90 ore di funzionamento e 0 cicli di piegatura con un raggio di 0 cm, il dispositivo mantiene più dello 0% della sua efficienza iniziale, mostrando un'eccellente durata meccanica e stabilità a lungo termine.

编译自/ScitechDaily